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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Betriebsflüssigkeitsbehälter mit einer kapazitiven Messeinrichtung zur Bestimmung eines Füllgrades des Betriebsflüssigkeitsbehälters.
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Im Folgenden wird auch auf als Kraftstoffbehälter (für Ottokraftstoffe oder Dieselkraftstoffe) ausgebildete Betriebsflüssigkeitsbehälter Bezug genommen, die für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug ausgebildet sind. Betriebsflüssigkeitsbehälter im Sinne der Erfindung sind insbesondere aber nicht ausschließlich Kraftstoffbehälter für Kraftfahrzeuge, Harnstoffbehälter zur Bevorratung von in einen Abgasstrang zu injizierenden Harnstoff, Wasserbehälter zur Bevorratung von in Brennräume einer Brennkraftmaschine zu injizierendes Wasser, Wischwasserbehälter, Ölbehälter, Nebenflüssigkeitsbehälter oder Additivbehälter für Kraftfahrzeuge. Behälter der eingangs genannten Art werden häufig durch Extrusionsblasformen hergestellt, wobei sich insbesondere HDPE (High Density Polyethylene) für die Herstellung extrusionsblasgeformter Behälter eignet. Ferner ist es möglich, entsprechende Betriebsflüssigkeitsbehälter mittels eines Spritzgießverfahrens herzustellen.
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Aus dem Stand der Technik sind Betriebsflüssigkeitsbehälter bekannt, deren Füllstände mittels Hebelgeber ermittelt werden, die jeweils einen auf der Betriebsflüssigkeit aufschwimmenden Schwimmkörper aufweisen. Entsprechende Hebelgeber benötigen relativ viel Bauraum innerhalb des Betriebsflüssigkeitsbehälters. Ferner sind entsprechende Hebelgeber störanfällig, insbesondere, wenn diese in Betriebsflüssigkeitsbehältern eingesetzt werden, die zur Aufnahme einer wässrigen Lösung ausgebildet sind. So friert wässrige Harnstofflösung, die zur Entstickung von Abgasen in den Abgasstrang injiziert wird, bei einer Temperatur unterhalb von -11°C ein, so dass im Fahrbetrieb Eisbrocken gegen den Hebelgeber und dessen Bauteile prallen und diese beschädigen können.
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Um dieses Problem zu lösen, sind aus dem Stand der Technik kapazitive Füllstandsensoren bekannt. Mittels eines kapazitiven Füllstandsensors ist der Füllstand eines Betriebsflüssigkeitsbehälters berührungslos mittels Kondensatoren bestimmbar. Die
DE 10 2010 011 638 A1 beschreibt einen kapazitiven Füllstandsensor, der eine erste und eine zweite langgestreckte Levelelektrode aufweist, die jeweils an einer Außenseite eines Flüssigkeitsbehälters in einer ersten Richtung parallel zueinander angeordnet sind, in der sich ein Füllstand des Flüssigkeitsbehälters ändert. Ferner weist der Füllstandsensor eine erste und eine zweite langgestreckte Referenzelektrode auf, die in einer zweiten Richtung parallel zueinander an der Außenseite des Flüssigkeitsbehälters angeordnet sind, wobei die zweite Richtung entlang eines Bodens des Flüssigkeitsbehälters verläuft. Der in der
DE 10 2010 011 638 A1 beschriebene kapazitive Füllstandsensor weist ferner eine Auswerteeinheit auf, die mit den zwei Levelelektroden und mit den zwei Referenzelektroden verbunden ist, und die zur Ermittlung eines Füllstandes einer Flüssigkeit in einem Inneren des Flüssigkeitsbehälters mittels Signalen von den Levelelektroden ausgebildet ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Betriebsflüssigkeitsbehälter mit einem Füllstanderfassungssystem bereitzustellen, das eine verbesserte Genauigkeit hinsichtlich der Bestimmung des Füllstandes des Betriebsflüssigkeitsbehälters aufweist und das vereinfacht herstellbar ist.
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Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch einen Betriebsflüssigkeitsbehälter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Betriebsflüssigkeitsbehälters sind in den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Im Genaueren wird die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch einen Betriebsflüssigkeitsbehälter gelöst, der einen Kondensator mit einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode aufweist, wobei zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ein Freiraum gebildet ist, der mit einem Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraum fluidverbunden ist. Der Betriebsflüssigkeitsbehälter weist ferner eine mit dem Kondensator elektrisch verbundene Auswerteeinrichtung auf, die zur Bestimmung einer Kapazität des Kondensators mittels von dem Kondensator ermittelten Messsignalen ausgebildet ist. Der erfindungsgemäße Betriebsflüssigkeitsbehälter ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode und die zweite Elektrode einen elektrisch leitfähigen Kunststoff aufweisen.
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Durch Bestimmung der Kapazität des Kondensators kann aufgrund der bekannten Geometrie des Kondensators die Dielektrizitätkonstate zwischen den Elektroden des Kondensators bestimmt werden.
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Somit lässt sich bei bekannter Betriebsflüssigkeit bzw. bekannter Dielektrizitätskonstante der eingefüllten Betriebsflüssigkeit der Füllstand des Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraums bestimmen. In diesem Fall ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet, einen Füllstand des Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraums zu bestimmen.
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Ferner lässt sich bei bekannter Betriebsflüssigkeit bzw. bekannter Dielektrizitätskonstante der eingefüllten Betriebsflüssigkeit der Aggregatzustand der Betriebsflüssigkeit bestimmen. In diesem Fall ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet, einen Aggregatzustand der im Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraum befindlichen Betriebsflüssigkeit zu bestimmen.
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Ferner lässt sich bei bekanntem Füllstand des Betriebsflüssigkeitsbehälters auf eine Qualitätseigenschaft der Betriebsflüssigkeit zurückschließen, da die Dielektrizitätskonstante von der Zusammensetzung der Betriebsflüssigkeit abhängig ist. In diesem Fall ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet, eine Qualitätseigenschaft der im Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraum befindlichen Betriebsflüssigkeit zu bestimmen.
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Der erfindungsgemäße Betriebsflüssigkeitsbehälter weist eine erhöhte Bestimmungsgenauigkeit hinsichtlich der Ermittlung der Kapazität des Kondensators auf. Insbesondere weist der erfindungsgemäße Betriebsflüssigkeitsbehälter weist eine erhöhte Bestimmungsgenauigkeit hinsichtlich der Ermittlung dessen Füllstandes auf. Denn aufgrund der Positionierung der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode im Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraum beziehungsweise in einem mit dem Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraum fluidverbundenen Bereich des Betriebsflüssigkeitsbehälters weisen die erste Elektrode und die zweite Elektrode des Kondensators einen verminderten Abstand zur Betriebsflüssigkeit auf. Daher wechselwirkt ein zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode des Kondensators befindliches elektrisches Feld weniger mit dem Material des Betriebsflüssigkeitsbehälters und mehr mit der im Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraum befindlichen Betriebsflüssigkeit. Da der Kondensator zu jedem Betriebszeitpunkt in unmittelbarer Nähe der Betriebsflüssigkeit ist und mit dieser vorzugsweise in direktem Kontakt steht, ist die ermittelte Kapazität des Kondensators lediglich vom Füllstand abhängig. Somit kann, bei bekannter Elektrodengeometrie und bekannter dielektrischen Leitfähigkeit der Betriebsflüssigkeit im Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraum direkt aus der ermittelten bzw. gemessenen Kapazität des Kondensators der Füllstand des Betriebsflüssigkeitsbehälters oder der Füllstand in einem in den Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraum mündenden Einfüllrohr bestimmt werden.
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Die ermittelte Kapazität des Kondensators wird durch die Auswerteeinrichtung zur Bestimmung des Füllstandes des Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraums verwendet. Denn umso höher der Füllstand im Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraum beziehungsweise im Einfüllrohr ist, desto mehr Betriebsflüssigkeit wird von dem elektrischen Feld zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode des Kondensators durchdrungen. Die Kapazität C des Kondensators ist proportional zur Fläche A der Elektroden und zur Dielektrizitätskonstanten εr des Trennmediums, als der Betriebsflüssigkeit. Ferner ist die Kapazität C umgekehrt proportional zum Abstand d der Elektroden des Kondensators zueinander. Die Kapazität C des Kondensators berechnet sich nach folgender Formel: C = ε0 * εr * A/d
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Betriebsflüssigkeitsbehälters ist, dass dieser eine erhöhte Langzeitstabilität aufweist. Denn der Kunststoff der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode unterliegt keiner Korrosion.
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Der Betriebsflüssigkeitsbehälter ist insbesondere als Betriebsflüssigkeitsbehälter für ein Kraftfahrzeug ausgebildet.
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Der Betriebsflüssigkeitsbehälter ist zur Aufnahme und Bevorratung einer Betriebsflüssigkeit ausgebildet.
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Die erste Elektrode des Kondensators ist von der zweiten Elektrode des Kondensators elektrisch getrennt, so dass kein elektrischer Kurzschluss zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ermöglicht ist.
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Die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode weisen vorzugsweise eine Schicht aus dem elektrisch leitfähigen Kunststoff auf.
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Weiter vorzugsweise bestehen die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode aus dem elektrisch leitfähigen Kunststoff.
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Vorzugsweise ist der Freiraum zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode in Abhängigkeit eines Füllstandes des Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraums mit Betriebsflüssigkeit gefüllt.
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Die Auswerteeinrichtung ist als elektronische Auswerteeinrichtung ausgebildet. Die Auswerteeinrichtung ist sowohl mit der ersten Elektrode als auch mit der zweiten Elektrode des Kondensators elektrisch verbunden. Die elektrische Verbindung der Auswerteeinrichtung mit der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ist vorzugsweise mittels Drähten oder mittels Leiterbahnen realisiert.
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Die dielektrische Leitfähigkeit der Betriebsflüssigkeit kann auch als Permittivität der Betriebsflüssigkeit bezeichnet werden.
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Vorzugsweise ist der Betriebsflüssigkeitsbehälter derart ausgebildet, dass die erste Elektrode und die zweite Elektrode des Kondensators jeweils plan ausgebildet. Weiter vorzugsweise sind die erste Elektrode und die zweite Elektrode derart zueinander angeordnet, dass Seitenkanten der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode einander gegenüberliegend und einander zu gerichtet sind.
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Vorzugsweise ist der Betriebsflüssigkeitsbehälter derart ausgebildet, dass die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode einen Kunststoff aufweist beziehungsweise aufweisen, in dem elektrisch leitfähige Partikel dispergiert sind.
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Das Merkmal, gemäß dem die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode einen Kunststoff aufweisen, in dem elektrisch leitfähige Partikel dispergiert sind, kann auch so ausgedrückt werden, dass die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode einen Kunststoff aufweisen, der mit elektrisch leitfähigen Partikeln gefüllt ist.
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Die elektrisch leitfähigen Partikel sind vorzugsweise Metallpartikel, beispielsweise in Form von Metallpulvern. Als Metall können Eisen, Aluminium, Kupfer, Zinn, Zink, Nickel, Silber, Gold, Platin und Legierungen dieser Metalle, beispielsweise Messing, verwendet werden. Beschränkungen hinsichtlich der Auswahl des Metallmaterials bestehen keine.
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Der Kunststoff, in dem das Metallpulver dispergiert ist, ist vorzugsweise Polyethylen hoher Dichte (HDPE). Weiter vorzugsweise ist der Kunststoff Polyoxymethylen (POM). Weiter vorzugsweise ist der Kunststoff Polyamid (PA). Weiter vorzugsweise ist der Kunststoff Polypropylen (PP). Beschränkunken hinsichtlich der Auswahl des Kunststoffmaterials bestehen keine.
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Weiter vorzugsweise ist der Betriebsflüssigkeitsbehälter derart ausgebildet, dass die elektrisch leitfähigen Partikel leitfähige Rußpartikel aufweisen.
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Weiter vorzugsweise ist der Betriebsflüssigkeitsbehälter derart ausgebildet, dass der elektrisch leitfähige Kunststoff der ersten Elektrode und/oder der zweiten Elektrode Polyethylen hoher Dichte aufweist, in dem die elektrisch leitfähigen Partikel dispergiert sind.
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Ein entsprechend ausgebildeter Betriebsflüssigkeitsbehälter ist besonders einfach und kostengünstig herstellbar. Denn bei einem aus Kunststoff gefertigten Betriebsflüssigkeitsbehälter weist dieser vorzugsweise eine Behälterwand auf, die ebenfalls Polyethylen hoher Dichte aufweist, so dass die Elektroden des Kondensators zusammen mit der Behälterwand in einem Extrusionsblasprozess oder in einem Spritzgussprozess herstellbar sind.
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Weiter vorzugsweise ist der Betriebsflüssigkeitsbehälter derart ausgebildet, dass die erste Elektrode mehrschichtig ausgebildet ist, wobei eine Elektroden-Schicht der ersten Elektrode, die an den Freiraum des Kondensators grenzt, aus dem elektrisch leitfähigen Kunststoff gebildet ist.
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Weiter vorzugsweise ist der Betriebsflüssigkeitsbehälter derart ausgebildet, dass die erste Elektrode eine Außenschicht, eine an die Außenschicht angrenzende Rezyklat-Schicht, eine an die Rezyklat-Schicht angrenzende erste Haftvermittlerschicht, eine an die erste Haftvermittlerschicht angrenzende Barriereschicht, eine an die Barriereschicht angrenzende zweite Haftvermittlerschicht und die Elektroden-Schicht aufweist, wobei die Elektroden-Schicht an die zweite Haftvermittlerschicht angrenzt.
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Die Außenschicht besteht vorzugsweise aus Polyethylen hoher Dichte (HDPE; Englisch: High Density Polyethylen).
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Die Rezyklatschicht besteht aus einer Mischung der Schichtmaterialien der Betriebsflüssigkeitsbehälterwand.
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Die erste und die zweite Haftvermittlerschicht bestehen vorzugsweise aus Polyethylen niederer Dichte (LDPE; Englisch: Low Density Polyethylen).
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Die Barriereschicht besteht vorzugsweise aus Ethylen-Vinylalkohohl-Copolymer (EVOH).
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Die Elektroden-Schicht ist vorzugsweise als Außenschicht ausgebildet und grenzt an den Freiraum des Kondensators.
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Weiter vorzugsweise ist der Betriebsflüssigkeitsbehälter derart ausgebildet, dass die zweite Elektrode mehrschichtig ausgebildet ist, wobei eine Elektroden-Schicht der zweiten Elektrode, die an den Freiraum des Kondensators grenzt, aus dem elektrisch leitfähigen Kunststoff gebildet ist.
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Weiter vorzugsweise ist der Betriebsflüssigkeitsbehälter derart ausgebildet, dass die zweite Elektrode eine Außenschicht, eine an die Außenschicht angrenzende Rezyklat-Schicht, eine an die Rezyklat-Schicht angrenzende erste Haftvermittlerschicht, eine an die erste Haftvermittlerschicht angrenzende Barriereschicht, eine an die Barriereschicht angrenzende zweite Haftvermittlerschicht und die Elektrodenschicht aufweist, wobei die Elektroden-Schicht an die zweite Haftvermittlerschicht angrenzt.
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Die Außenschicht besteht vorzugsweise aus Polyethylen hoher Dichte (HDPE; Englisch: High Density Polyethylen).
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Die Rezyklatschicht besteht aus einer Mischung der Schichtmaterialien der Betriebsflüssigkeitsbehälterwand.
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Die erste und die zweite Haftvermittlerschicht bestehen vorzugsweise aus Polyethylen niederer Dichte (LDPE; Englisch: Low Density Polyethylen).
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Die Barriereschicht besteht vorzugsweise aus Ethylen-Vinylalkohohl-Copolymer (EVOH).
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Die Elektroden-Schicht ist vorzugsweise als Außenschicht ausgebildet und grenzt an den Freiraum des Kondensators.
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Weiter vorzugsweise ist der Betriebsflüssigkeitsbehälter derart ausgebildet, dass der Kondensator mit einer Behälterwand des Betriebsflüssigkeitsbehälters verbunden ist.
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Ein entsprechend ausgebildeter Betriebsflüssigkeitsbehälter ist besonders einfach und kostengünstig herstellbar. Denn die Elektroden des Kondensators können zusammen mit der Behälterwand in einem Extrusionsblasprozess oder in einem Spritzgussprozess hergestellt werden. Ferner können die Elektroden nach dem Fertigungsprozess der Behälterwände mit diesen in einem weiteren Verfahrensschritt verbunden, insbesondere verschweißt werden.
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Die Behälterwand ist vorzugsweise eine Seitenwand des Betriebsflüssigkeitsbehälters. Weiter vorzugsweise ist die Behälterwand eine Bodenwand des Betriebsflüssigkeitsbehälters. Weiter vorzugsweise ist die Behälterwand eine Deckenwand des Betriebsflüssigkeitsbehälters.
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In Einbaulage des Betriebsflüssigkeitsbehälters, d.h. bei horizontaler Ausrichtung des Betriebsflüssigkeitsbehälters, weisen die erste Elektrode und die zweite Elektrode vertikale Erstreckungskomponenten auf. Vorzugsweise verlaufen Längserstreckungsrichtungen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode in Einbaulage des Betriebsflüssigkeitsbehälters vertikal oder weisen zumindest eine vertikale Erstreckungskomponente auf.
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Bei der Verbindung des Kondensators mit der Behälterwand sind die erste Elektrode und die zweite Elektrode derart mit der Behälterwand verbunden, das in einem Verbindungsbereich der ersten Elektrode bzw. der zweiten Elektrode mit der Behälterwand die erste Elektrode bzw. die zweite Elektrode von der Behälterwand elektrisch isoliert ist. Beispielsweise ist zwischen der ersten Elektrode bzw. der zweiten Elektrode und der Behälterwand ein elektrisch isolierender, d. h. elektrisch nicht leitender Kunststoff angeordnet. Eine entsprechende Verbindung ist beispielsweise über einer Verschweißung ermöglicht.
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Weiter vorzugsweise ist der Betriebsflüssigkeitsbehälter derart ausgebildet, dass zumindest ein Teil einer Behälterwand des Betriebsflüssigkeitsbehälters als erste Elektrode und/oder als zweite Elektrode ausgebildet ist.
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Die Behälterwand ist vorzugsweise eine Seitenwand des Betriebsflüssigkeitsbehälters. Weiter vorzugsweise ist die Behälterwand eine Bodenwand des Betriebsflüssigkeitsbehälters. Weiter vorzugsweise ist die Behälterwand eine Deckenwand des Betriebsflüssigkeitsbehälters.
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In Einbaulage des Betriebsflüssigkeitsbehälters, d.h. bei horizontaler Ausrichtung des Betriebsflüssigkeitsbehälters, weisen die erste Elektrode und die zweite Elektrode vertikale Erstreckungskomponenten auf. Vorzugsweise verlaufen Längserstreckungsrichtungen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode in Einbaulage des Betriebsflüssigkeitsbehälters vertikal oder weisen zumindest eine vertikale Erstreckungskomponente auf.
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Weiter vorzugsweise ist der Betriebsflüssigkeitsbehälter derart ausgebildet, dass die Behälterwand eine Außenwand ist und die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode dem Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraum zugewandt ist.
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Weiter vorzugsweise ist der Betriebsflüssigkeitsbehälter derart ausgebildet, dass die erste Elektrode als erster Teilhohlzylinder und/oder die zweite Elektrode als zweiter Teilhohlzylinder ausgebildet ist/sind.
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Weiter vorzugsweise ist der Betriebsflüssigkeitsbehälter derart ausgebildet, dass der erste Teilhohlzylinder über dessen Längskanten mit der zweiten Elektrode unter Ausbildung des Freiraums verbunden ist, wobei der Freiraum als Hohlraum ausgebildet ist, wobei der erste Teilhohlzylinder mit der zweiten Elektrode mittels eines elektrisch isolierenden Kunststoffs verbunden ist, wobei der elektrisch isolierende Kunststoff vorzugsweise Polyethylen hoher Dichte (HDPE) aufweist.
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Vorzugsweise sind die erste Elektrode als erster Teilhohlzylinder und die zweite Elektrode als zweiter Teilhohlzylinder ausgebildet. Dabei ist der erste Teilhohlzylinder über dessen Längskanten mit Längskanten des zweiten Teilhohlzylinders unter Ausbildung des Freiraums verbunden, wobei der Freiraum als Hohlraum ausgebildet ist, wobei zwischen den Längskanten des ersten Teilhohlzylinders und den Längskanten des zweiten Teilhohlzylinders jeweils ein elektrisch isolierender Kunststoff angeordnet ist.
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Weiter vorzugsweise ist der Betriebsflüssigkeitsbehälter derart ausgebildet, dass der Betriebsflüssigkeitsbehälter einen mit dem Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraum fluidverbundenen Stautopf aufweist, der mit einem Behälterboden des Betriebsflüssigkeitsbehälters verbunden ist, wobei zumindest ein Teil einer Wand des Stautopfes als erste Elektrode und/oder als zweite Elektrode ausgebildet ist.
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Weiter vorzugsweise ist der Betriebsflüssigkeitsbehälter derart ausgebildet, dass der Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraum über ein in diesen mündendes Einfüllrohr mit Betriebsflüssigkeit befüllbar ist, wobei das Einfüllrohr als der Kondensator ausgebildet ist, wobei die erste Elektrode als erster Teilhohlzylinder und die zweite Elektrode als zweiter Teilhohlzylinder ausgebildet sind. Dabei ist der erste Teilhohlzylinder über dessen Längskanten mit Längskanten des zweiten Teilhohlzylinders unter Ausbildung des Freiraums verbunden, wobei der Freiraum als Hohlraum ausgebildet ist, wobei zwischen den Längskanten des ersten Teilhohlzylinders und den Längskanten des zweiten Teilhohlzylinders jeweils ein elektrisch isolierender Kunststoff angeordnet ist.
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Folglich ist das Einfüllrohr derart ausgebildet, dass der erste Teilhohlzylinder, der zweite Teilhohlzylinder und elektrisch isolierende Kunststoff zwischen den jeweiligen Längskanten des ersten Teilhohlzylinders und des zweiten Teilhohlzylinders einstückig ausgebildet sind. Hierzu ist zur Herstellung eines entsprechenden Einfüllrohrs ein Extrusionskopf zum Extrudieren des Einfüllrohrs entsprechend ausgebildet, so dass das Einfüllrohr direkt einstückig aus dem Extrusionskopf extrudiert werden kann.
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Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus den erläuterten Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen im Einzelnen:
- 1: eine stark vereinfachte räumliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Betriebsflüssigkeitsbehälters gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2: eine stark vereinfachte Darstellung eines Kondensators, dessen Elektroden zweischichtig ausgebildet sind;
- 3: eine stark vereinfachte Darstellung einer Schichtstruktur der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode eines Kondensators eines Betriebsflüssigkeitsbehälters gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 4: eine stark vereinfachte räumliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Betriebsflüssigkeitsbehälters gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 5: eine stark vereinfachte räumliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Betriebsflüssigkeitsbehälters gemäß einer nochmals weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der der Kondensator in einem Stautopf des Betriebsflüssigkeitsbehälters angeordnet ist;
- 6: eine stark vereinfachte räumliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Betriebsflüssigkeitsbehälters gemäß einer nochmals weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der der Kondensator Teil eines Einfüllrohrs des Betriebsflüssigkeitsbehälters ist; und
- 7: eine schematische Querschnittsdarstellung des Einfüllrohrs des in 6, dargestellten Betriebsflüssigkeitsbehälters.
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In der nun folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile bzw. gleiche Merkmale, so dass eine in Bezug auf eine Figur durchgeführte Beschreibung bezüglich eines Bauteils auch für die anderen Figuren gilt, sodass eine wiederholende Beschreibung vermieden wird. Ferner sind einzelne Merkmale, die in Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben wurden, auch separat in anderen Ausführungsformen verwendbar. 1 zeigt eine räumliche Darstellung eines stark vereinfachten erfindungsgemäßen Betriebsflüssigkeitsbehälters 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Betriebsflüssigkeitsbehälter 1 ist im vorliegenden Fall als Kraftstoffbehälter 1 ausgebildet. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, dass der Betriebsflüssigkeitsbehälter 1 als Kraftstoffbehälter 1 ausgebildet ist. Der Betriebsflüssigkeitsbehälters 1 kann auch als Harnstoffbehälter 1 zur Bevorratung von in einen Abgasstrang zu injizierenden Harnstoff, oder als Wasserbehälter 1 zur Bevorratung von in Brennräume einer Brennkraftmaschine zu injizierendes Wasser, oder als Wischwasserbehälter 1, oder als Ölbehälter 1, oder allgemein als Nebenflüssigkeitsbehälter 1 oder Additivbehälter 1 für Kraftfahrzeuge ausgebildet sein.
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Ein Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraum 2 ist über ein in diesen mündendes Einfüllrohr 50 mit einer Betriebsflüssigkeit befüllbar. Der Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraum 2 ist durch Behälterwände 3, 4, 5 begrenzt. Bei dem stark vereinfachten und in 1 dargestellten Betriebsflüssigkeitsbehälter 1 ist ein Behälterboden 3 über vier Seitenwände 4 mit einer Deckenwand 5 verbunden. Der erfindungsgemäße Betriebsflüssigkeitsbehälter 1 ist jedoch auf eine entsprechend einfach ausgebildete Geometrie nicht beschränkt. Beispielsweise kann der erfindungsgemäße Betriebsflüssigkeitsbehälter 1 eine Sattelform mit zwei oder mehr Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenräumen aufweisen, die entweder miteinander fluidverbunden sind oder auch voneinander fluidgetrennt sein können. Beschränkungen hinsichtlich der geometrischen Ausgestaltung des Betriebsflüssigkeitsbehälters 1 bestehen erfindungsgemäß keine.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, weist der Betriebsflüssigkeitsbehälter 1 einen Kondensator 9 auf, der wiederum eine erste Elektrode 10 und eine zweite Elektrode 20 aufweist. Zwischen der ersten Elektrode 10 und der zweiten Elektrode 20 ist ein Freiraum 30 gebildet, der mit dem Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraum 2 fluidverbunden ist. Sowohl die erste Elektrode 10 als auch die zweite Elektrode 20 sind über elektrische Verbindungen 61, 62 mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung 60 elektrisch verbunden. Im Genaueren ist die erste Elektrode 10 über eine erste elektrische Verbindung 61 bzw. einen ersten Verbindungsdraht 61 mit der Auswerteeinrichtung 60 elektrisch verbunden, und die zweite Elektrode 20 ist über eine zweite elektrische Verbindung 62 bzw. über einen zweiten Verbindungsdraht 62 mit der Auswerteeinrichtung 60 elektrisch verbunden. Somit können Messinformationen bzw. Messdaten von den Elektroden 10, 20 an die Auswerteeinrichtung 60 übertragen werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Betriebsflüssigkeitsbehälter 1 weisen die erste Elektrode 10 und die zweite Elektrode 20 einen elektrisch leitfähigen Kunststoff auf. Dies bedeutet, dass Teile der ersten Elektrode 10 und auch Teile der zweiten Elektrode 20 aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff bestehen. Die elektrische Leitfähigkeit der ersten Elektrode 10 und der zweiten Elektrode 20 wird dadurch realisiert, dass in dem Kunststoff elektrisch leitfähige Partikel dispergiert sind. Folglich ist der Kunststoff der ersten Elektrode 10 und der zweiten Elektrode 20 mit leitfähigen Partikeln gefüllt.
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Bei den leitfähigen Partikeln kann es sich beispielsweise um Metallpulver handeln. Als Metall können insbesondere Eisen, Aluminium, Kupfer, Zinn, Zink, Nickel, Silber, Gold, Platin und Legierungen dieser Metalle, beispielsweise Messing, verwendet werden. Beschränkungen hinsichtlich der Auswahl des Metallmaterials bestehen erfindungsgemäß keine.
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Eine weitere Möglichkeit, den Kunststoff der ersten Elektrode 10 und der zweiten Elektrode 20 elektrisch leitend auszugestalten, ist eine Dispergierung von leitfähigen Rußpartikeln in dem Kunststoffmaterial.
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Bei dem Kunststoff, den die erste Elektrode 10 und die zweite Elektrode 20 aufweisen, kann es sich beispielsweise um Polyethylen hoher Dichte handeln. Ferner ist es auch möglich, dass der Kunststoff Polyoxymethylen aufweist. Ein weiterer Kunststoff, der für die Verwendung als erste Elektrode 10 und zweite Elektrode 20 geeignet ist, ist Polyamid. Hinsichtlich der Auswahl des Kunststoffmaterials für die erste Elektrode 10 und die zweite Elektrode 20 bestehen erfindungsgemäß keine Beschränkungen.
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Aus 1 ist ersichtlich, dass ein Teil der in 1 links dargestellten Seitenwand 5 als erste Elektrode 10 ausgebildet ist. Die zweite Elektrode 20 ist mit dem Behälterboden 3 verbunden. Dabei ist die Verbindung zwischen der zweiten Elektrode 20 und dem Behälterboden 3 dergestalt, dass die zweite Elektrode 20 von dem Behälterboden 3 elektrisch getrennt ist, sodass ein Ladungsabtransport von der zweiten Elektrode 20 lediglich über die zweite elektrische Verbindung 62 ermöglicht ist. Selbiges gilt für die erste Elektrode 10. Die erste Elektrode 10 ist in deren Randbereich von der übrigen Seitenwand 5 elektrisch getrennt, sodass ein elektrischer Abtransport von Ladungen von der ersten Elektrode 10 lediglich über die erste elektrische Verbindung 61 ermöglicht ist.
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In 2 ist ein stark vereinfachter Kondensator 9 ohne den zugehörigen Betriebsflüssigkeitsbehälter 1 dargestellt. Bei dem in 2 dargestellten Kondensator 9 ist sowohl die erste Elektrode 10 als auch die zweite Elektrode 20 mehrschichtig ausgebildet. Die erste Elektrode 10 weist dabei eine Elektroden-Schicht 16 und eine Außenschicht 11 auf. Die erste Elektroden-Schicht 16 ist dabei wie oben beschrieben aus einem Kunststoffmaterial gebildet, in dem leitfähige Partikel dispergiert sind. Die Außenschicht 11 besteht aus einem elektrisch nicht leitfähigen Kunststoff, so wie beispielsweise Polyethylen hoher Dichte oder Polyamid. Die zweite Elektrode 20 weist ebenfalls eine Elektroden-Schicht 26 und eine Außenschicht 21 auf. Die zweite Elektroden-Schicht 26 ist ebenfalls aus einem Kunststoffmaterial gebildet, in dem leitfähige Partikel dispergiert sind. Die Außenschicht 21 besteht aus einem elektrisch nicht leitfähigen Kunststoff, so wie beispielsweise Polyethylen hoher Dichte oder Polyamid. Die erste Elektroden-Schicht 16 und die zweite Elektroden-Schicht 26 begrenzen den Freiraum 30 des Kondensators 9. Auch aus 2 ist ersichtlich, dass die erste Elektroden-Schicht 16 über die erste elektrische Verbindung 61 mit der Auswerteeinrichtung 60 und die zweite Elektroden-Schicht 26 über die zweite elektrische Verbindung 62 mit der Auswerteeinrichtung 60 verbunden sind.
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In 3 sind eine erste Elektrode 10 und eine zweite Elektrode 20 eines Kondensators 9 in jeweiliger elektrischer Verbindung mit der Auswerteeinrichtung 60 dargestellt. Der Rest des Betriebsflüssigkeitsbehälters 1 ist in 3 nicht dargestellt. Es ist ersichtlich, dass die erste Elektrode 10 eine Außenschicht 11, eine an die Außenschicht 11 angrenzende Rezyklat-Schicht 12, eine an die Rezyklat-Schicht 12 angrenzende erste Haftvermittlerschicht 13, eine an die erste Haftvermittlerschicht 13 angrenzende Barriereschicht 14, eine an die Barriereschicht 14 angrenzende zweite Haftvermittlerschicht 15 und die Elektroden-Schicht 16 aufweist. Dabei ist die Elektroden-Schicht 16 an die zweite Haftvermittlerschicht 15 angrenzend. Die Schichtstruktur der in 3 dargestellten ersten Elektrode 10 entspricht der Schichtstruktur einer Behälterwand für ein Kraftstoffbehälter. Somit ist ersichtlich, dass die erste Elektrode 10 als Teil einer Behälterwand 3, 4, 5 ausgebildet sein kann.
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Ferner ist aus 3 ersichtlich, dass die zweite Elektrode 20 eine Außenschicht 21, eine an die Außenschicht 21 angrenzende Rezyklat-Schicht 22, eine an die Rezyklat-Schicht 22 angrenzende erste Haftvermittlerschicht 23, eine an die erste Haftvermittlerschicht 23 angrenzende Barriereschicht 24, eine an die Barriereschicht 24 angrenzende zweite Haftvermittlerschicht 25 und die Elektroden-Schicht 26 aufweist. Dabei ist die Elektroden-Schicht 26 an die zweite Haftvermittlerschicht 25 angrenzend. Die Schichtstruktur der in 3 dargestellten zweiten Elektrode 20 entspricht der Schichtstruktur einer Behälterwand für ein Kraftstoffbehälter. Somit ist ersichtlich, dass die erste Elektrode 20 als Teil einer Behälterwand 3, 4, 5 ausgebildet sein kann.
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Ferner ist aus 3 ersichtlich, dass die Elektroden-Schicht 16 der ersten Elektrode 10 der Elektroden-Schicht 26 der zweiten Elektrode 20 gegenüberliegend angeordnet ist.
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In 4 ist ein Betriebsflüssigkeitsbehälter 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Der in 4 dargestellte Betriebsflüssigkeitsbehälter 1 unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten Betriebsflüssigkeitsbehälter dadurch, dass die erste Elektrode 10 nicht als Teil der Seitenwand 5 ausgebildet ist. Es ist ersichtlich, dass sowohl die erste Elektrode 10 als auch die zweite Elektrode 20 mit dem Behälterboden 3 verbunden sind. Der übrige Aufbau des in 4 dargestellten Betriebsflüssigkeitsbehälters 1 ist identisch mit dem Aufbau des in 1 dargestellten Betriebsflüssigkeitsbehälters.
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In 5 ist ein Betriebsflüssigkeitsbehälter 1 gemäß einer nochmals weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der in 5 dargestellte Betriebsflüssigkeitsbehälter 1 weist einen Stautopf 40 auf, innerhalb dessen Stauvolumen beispielsweise eine in 5 nicht dargestellte Förderpumpe zum Fördern der Betriebsflüssigkeit angeordnet sein kann. Es ist ersichtlich, dass ein Teil einer Wand 41 des Stautopfes 40 als erste Elektrode 10 ausgebildet ist. Die zweite Elektrode 20 ist innerhalb des Stautopfes 40 angeordnet und in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem Behälterboden 3 verbunden. Auch der Stautopf 41 ist mit dem Behälterboden 3 des Betriebsflüssigkeitsbehälters 1 verbunden.
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Obschon in 5 nicht dargestellt, kann die gesamte Wand 41 des Stautopfes 40 als Kondensator ausgebildet sein. Dazu ist dann sowohl die erste Elektrode 10 als auch die zweite Elektrode 20 jeweils als Teilhohlzylinder 10, 20 ausgebildet, wobei Längskanten der Teilhohlzylinder 10, 20 miteinander nicht in elektrischen Kontakt stehen, sodass die erste Elektrode 10 von der zweiten Elektrode 20 elektrisch getrennt ist.
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In 6 ist ein Betriebsflüssigkeitsbehälter 1 gemäß einer nochmals weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Bei dem in 6 dargestellten Betriebsflüssigkeitsbehälter 1 ist das Einfüllrohr 50 als Kondensator 9 ausgebildet, wobei die erste Elektrode 10 als erster Teilhohlzylinder 10 und die zweite Elektrode 20 als zweiter Teilhohlzylinder 20 ausgebildet sind.
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In 7 ist das Einfüllrohr 50 des in 6 dargestellten Betriebsflüssigkeitsbehälters 1 im Schnitt dargestellt. Es ist ersichtlich, dass der erste Teilhohlzylinder 10 über dessen Längskanten 18 mit Längskanten 28 des zweiten Teilhohlzylinders 20 unter Ausbildung des Freiraums 30 verbunden sind. Dabei ist der Freiraum 30 als Hohlraum 30 ausgebildet. Aus 7 ist ersichtlich, dass zwischen den Längskanten 18 des ersten Teilhohlzylinders 10 und den Längskanten 28 des zweiten Teilhohlzylinders 20 jeweils ein elektrisch isolierender Kunststoff 31 angeordnet ist, sodass die erste Elektrode 10 von der zweiten Elektrode 20 elektrisch getrennt ist.
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Obschon in 6 nicht dargestellt, ist es möglich, dass in dem Einfüllrohr 6 mehrere Kondensatoren 9 entlang der Längserstreckungsrichtung des Einfüllrohrs 50 angeordnet sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Betriebsflüssigkeitsbehälter
- 2
- Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraum
- 3
- Bodenwand / Behälterwand (des Betriebsflüssigkeitsbehälters)
- 4
- Deckenwand / Behälterwand (des Betriebsflüssigkeitsbehälters)
- 5
- Seitenwand / Behälterwand (des Betriebsflüssigkeitsbehälters)
- 9
- Kondensator
- 10
- erste Elektrode / erster Teilhohlzylinder (des Kondensators)
- 11
- Außenschicht (der ersten Elektrode)
- 12
- Rezyklat-Schicht (der ersten Elektrode)
- 13
- erste Haftvermittlerschicht (der ersten Elektrode)
- 14
- Barriereschicht (der ersten Elektrode)
- 15
- zweite Haftvermittlerschicht (der ersten Elektrode)
- 16
- Elektroden-Schicht (der ersten Elektrode)
- 18
- Längskante (des ersten Teilhohlzylinders)
- 20
- zweite Elektrode / zweiter Teilhohlzylinder (des Kondensators)
- 21
- Außenschicht (der zweiten Elektrode)
- 22
- Rezyklat-Schicht (der zweiten Elektrode)
- 23
- erste Haftvermittlerschicht (der zweiten Elektrode)
- 24
- Barriereschicht (der zweiten Elektrode)
- 25
- zweite Haftvermittlerschicht (der zweiten Elektrode)
- 26
- Elektroden-Schicht (der zweiten Elektrode)
- 28
- Längskante (des ersten Teilhohlzylinders)
- 30
- Freiraum / Hohlraum (des Kondensators)
- 31
- elektrisch isolierender Kunststoff
- 40
- Stautopf
- 41
- Wand (des Stautopfs)
- 50
- Einfüllrohr
- 60
- Auswerteeinrichtung
- 61
- erste elektrische Verbindung / erster Verbindungsdraht
- 62
- zweite elektrische Verbindung / zweiter Verbindungsdraht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010011638 A1 [0004]